4. Круговорот воды на Земле

Круговорот воды (рисунок 9) на Земле называется гидрологическим циклом. Он включает поступление воды в атмосферу.

Количество осадков - основной фактор, определяющий, какой тип экосистемы развивается на данной территории (от 0 до 3 м³ в год). Вода, выпадающая в виде осадков, может или впитываться в почву (инфильтрация), или стекать по ней (поверхностный сток). Впитавшаяся вода или удерживается почвой (капиллярная вода), или просаживается вниз по тропам и трещинам в земле (гравитационная вода) до малопроницаемого слоя горной породы или глины, заполняя все поры и трещины (грунтовые воды). Гравитационная вода стано-вится грунтовой, когда достигает уровня грунтовых вод.

Рисунок 9 - Круговорот воды в природе (цифрами обозначены количество воды в резервуарах в км³, а в скобках – процент от мировых запасов) (Небел Б.)

Слои пористого материала, по которым движется вода, называются водоносными горизонтами. Иногда водоносный слой выходит на поверхность, образуя естественные родники. Родники питают ручьи, реки и озера, таким образом грунтовые воды вновь становятся поверхностными. Поверхностная вода частично испаряется и вновь попадает в атмосферу и т. д.

Таким образом, круговорот воды в природе включает три основных петли:

1) поверхностный сток - вода становится частью поверхностных вод;

2) испарение (транспирация) - впитываемая почвой вода удерживается в качестве капиллярной, а затем возвращается в атмосферу, испаряясь с поверхности или поглощаясь растениями;

3) грунтовые воды - вода попадает под землю и движется сквозь нее, питая колодцы и родники, т. е. вновь попадает в систему поверхностных вод.

Круговорот воды в природе постоянно очищает и пополняет пресноводные системы. С осадками выпадает пресная вода, очищенная при испарении. Попадая на поверхность, дождевая вода захватывает частицы почвы, детрит с микроорганизмами, химикаты - образуется поверхностный сток, который загрязнен. При просачивании через грунт вода очищается. Таким образом, грунтовые воды - это обычно вода пресная и высокого качества, пригодная для питья. В цивилизованных странах для хозяйственно - питьевых целей до 80% используется вода подземных источников, в РФ - до 30%.

Вся вода, которую мы употребляем, изымается из кругооборота и возвращается, как правило, загрязненная отходами различных производств.

Для снижения расхода пресной воды необходимо:

- внедрять капельное орошение (в США на орошение расходуется до 80% пресной воды);

- уменьшить расход воды на бытовые нужды (в среднем в России на одного жителя расходуется 400 - 600 л в сутки, а в странах Западной Европы - менее 200 л);

- уменьшить потери воды в водопроводно - канализационной системе;

- для многих технических нужд использовать предварительно очищенные от мусора ливневые стоки;

- шире внедрять водооборотные системы.

5. Экологические проблемы, связанные с водой

В ряду экологических проблем современности проблема воды и водных ресурсов имеет особое значение: из общих запасов воды на Земле только 0,1% - вода пресная, годная для хозяйственно - питьевых нужд, и эти запасы уменьшаются на глазах, происходят качественные изменения воды, следствием чего является ее несоответствие санитарно - гигиеническим требованиям и серьезные последствия потребления недоброкачественной питьевой воды для здоровья населения. В Российской Федерации проблема обеспечения населения доброкачественной питьевой водой остается нерешенной, а в ряде регионов приобретает кризисный характер. Низкий уровень санитарно - эпидемиологического благополучия населения Бурятии, Дагестана, Калмыкии, Кемеровской, Курганской, Ярославской и других областей в значительной степени определяется дефицитом и неудовлетворительным качеством питьевой воды. В настоящее время на один объем природной воды приходится несколько объемов загрязненных сточных вод (таблица 8).

Таблица 8 - Количество сточных вод (м³), образующихся на 1 т готовой продукции

Прокат	Кокс	Сахарная свекла	Кожа	Серная кислота	Синтетический каучук	Капрон
1,5 - 10	1,5 - 30	13 - 16	82 - 110	60 - 140	250	2500

Ниже приводится список 10 городов РФ, в водоемах которых самая грязная вода: Москва, Санкт - Петербург, Самара, Нижний Новгород, Владивосток, Челябинск, Екатеринбург, Казань, Коряжма, Красноярск (по данным Министерства природных ресурсов РФ).

Процесс подачи и получения населением кондиционной питьевой воды зависит от ряда факторов, основными из которых являются:

- состояние источников водоснабжения;

- состояние централизованных систем подготовки воды;

- санитарно - техническое состояние водопроводных сетей;

- уровень лабораторного контроля за качеством воды на всех этапах ее подготовки и подачи населению.

Состояние источников водоснабжения.

В общем объеме подаваемой населению воды 68% берется из поверхностных водоемов. Ухудшение их состояния объясняется рядом причин, и главные из них следующие:

1. Сокращение годового стока рек (например, Волги - на 10%, Дона, Кубани, Терека - на 25 - 40%).

Сокращение годового стока рек происходит из - за перерасхода пресной воды в различных отраслях народного хозяйства. В таблице 9 представлена глобальная структура водозабора пресной воды в 1980 г. и прогноз на 2000 г., в ней же показан объем сточных и загрязненных вод.

Таблица 9 - Глобальная структура водозабора (км³/год) в 1980 г. и прогноз на 2000 г.

Классификация воды	Водоснабжение (все виды)		Орошение		Гидроэнергетика и судоходство		Рыборазве- дение		Всего
	1980г	2000г	1980г	2000г	1980г	2000г	1980г	2000г	1980г	2000г
Забор воды	900	1290	2800	3030	180	280	65	110	3945	4780
Безвозвратный расход	200	440	2340	2600	1800	—	15	45	2755	385
Сточная вода	700	850	470	430	—	—	50	65	1220	1345
Объем загрязненных вод	7100	7200	1400	1300	—	—	—	—	8500	8500

Помимо проблем, связанных с водообеспечением населения питьевой водой, перерасход пресной воды вызывает появление многих других проблем: пересыхание малых и средних рек (даже таких, как Сырдарья, Амударья), озер (погибло Аральское море), увеличение солености почв, падение уровня грунтовых вод, истощение их запаса, просадка грунта, увеличение подтока соленых вод, и, как следствие, уменьшение площади пахотных земель.

2. Неудовлетворительное состояние зон санитарной охраны, в том числе постоянное нарушение требуемых режимов в этих зонах.

3. Интенсивное загрязнение открытых водоемов, прежде всего неочищенными сточными водами. В 1994 г. в РФ из общего количества сточных вод (70 км³) количество нормативно очищенных сточных вод составило лишь 9%; 27% сточных вод сбрасывалось недостаточно очищенными, а 12% - неочищенными вообще. В целом же в 1994 г. в открытые водоемы поступило 893 тыс. т взвешенных веществ, 19,7 тыс. т нефтепродуктов, 160 тыс. т азота аммонийного, 55 тыс. т фосфора, 48,7 тыс. т железа, более 2 тыс. т цинка, соединений меди, фенола и т. п. В результате 30% проб воды поверхностных источников водоснабжения не отвечают гигиеническим нормативам по санитарно - химическим показателям и 24% - по бактериологическим. Лишь 1% исходной воды поверхностных источников соответствует первому классу качества, обеспечивающему получение кондиционной питьевой воды при существующих технологиях водоподготовки.

Речной сток РФ составляет 4,72 тыс. км³/год, подземные источники водоснабжения составляют 30 тыс. км³. Использование подземной воды для хозяйственно - питьевого снабжения в России составляет только 32%, что существенно ниже аналогичного показателя в развитых странах.

Несмотря на несколько лучшее санитарно - гигиеническое состояние подземных источников в последние годы наблюдается их загрязнение железом, фтором, марганцем, стронцием и другими микроэлементами. Особенно много загрязнителей попадает в воду от животноводческих комплексов: свиноферма на 10 тыс. свиней выбрасывает столько же ядовитых веществ, что и город с населением в 200 тыс. человек. Загрязнителями воды являются гальванические производства, металлургия, химическая промышленность, энергетика, сельское хозяйство, целлюлозно - бумажное производство.

Сброс в открытые водоемы теплых вод, использующихся для охлаждения теплоэнергетических сооружений, вызывает тепловое загрязнение водоемов, что приводит к нарушению, а во многих случаях и к гибели водных экосистем.

Состояние централизованных систем подготовки воды.

Неудовлетворительное состояние систем централизованного снабжения населения питьевой водой обусловлено рядом обстоятельств.

1. Недостаточный объем поставляемой воды. Суммарный дефицит водопроводов в целом по стране составляет 10%, а в ряде городов (Тюмень, Архангельск, Астрахань, Кемерово, Челябинск) достигает 30%. В сельской местности централизованным водоснабжением обеспечен лишь 21% населенных пунктов. 56% общей протяженности разводящих сетей (137 тыс. км) нуждается в коренной реконструкции, в то время как соответствующие службы в сельской местности практически отсутствуют.

2. Недостаточный уровень традиционных технологических схем водоподготовки. Эксплуатирующиеся водоочистные сооружения поверхностных водоисточников noстроены, как правило, по устаревшим технологическим схемам, предназначенным для кондиционирования природных вод с небольшими техногенными и антропогенными загрязнениями. В настоящее время они не в состоянии обеспечить потребителей доброкачественной водой, так как их мощности по ионам тяжелых металлов, хлорорганических соединений, фенолов, нефтепродуктов, опасных микроорганизмов и других распространенных загрязнений чрезвычайно малы.

3. Задержка (по экономическим причинам) внедрения новых технологических процессов. В частности, замена предварительного хлорирования озонированием обеспечила бы резкое снижение содержания в воде хлорорганических соединений, вызывающих рак, заболевания дыхательных путей, кожи, крови.

4. Возрастание дефицита химических реагентов, фильтрующих материалов, оборудования для ремонта и замены. Так, в 1994 г. обеспечение химикатами составило 70 - 90%, отдельными материалами и оборудованием – 40 - 50% от общей потребности.

Санитарно - техническое состояние водопроводных сетей.

В дополнение к серьезным недостаткам в водоподготовке на многих водопроводах происходит вторичное загрязнение питьевой воды в разводящих сетях. Износ водопроводных и канализационных сетей, которые расположены рядом, достиг 50% и приближается к критическому уровню. Для предотвращения полного износа необходимо ежегодно заменять не менее 3% сетей, в то время как фактически заменяется в два раза меньше.

Оценка воды и уровень ее лабораторного контроля.

Анализ положения с качеством питьевой воды и состоянием контроля за ее соответствием санитарно - гигиеническим требованиям позволяет выявить следующие серьезные недостатки.

В целом по стране более 20% проб воды не соответствуют гигиеническим требованиям по санитарно - химическим показателям и более 8% - по - бактериологическим. Около 5% проб питьевой воды подтверждают реальную эпидемическую опасность так как уровень их загрязнения в десятки раз превышает допустимый.

Данные о качестве питьевой воды основаны на действующем ГОСТе 2874-82 и ограничены 28 показателями. Однако нормативно - Методическая база действующего ГОСТа не соответствует современным требованиям, предъявляемым к контролю качества питьевой воды. В то же время "Руководство по качеству питьевой воды", изданное Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) в 1993 г., предполагает контроль более чем по 100 показателям. Быстро растет перечень веществ, которые необходимо нормировать, контролировать и извлекать при очистке питьевой воды.

В соответствии с требованиями СанПиН 2.1.4. 559 - 96 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества" сильно расширился перечень определяемых химических показателей - с 25 до 44 по обязательному перечню, а также более 300 органических соединений, которые потенциально могут загрязнять источники водоснабжения. Однако в среднем по РФ при исследовании образца воды определялось только 8 показателей, а в некоторых регионах и того меньше.

Многие центры Госкомсанэпиднадзора и Водоканала не имеют необходимого аналитического оборудования и соответствующих методик для выявления специфических загрязнителей природного и антропогенного характера. Такое; положение не только затрудняет введение новых нормативных документов, но также исключает возможность комплексной оценки загрязнения воды вредными соединениями и микроорганизми.

По данным Госкомсанэпиднадзора, все сказанное привело к тому, что половина жителей страны, а в отдельных районах до 70% вынуждены пользоваться некондиционной питьевой водой.

Анализ состояния здоровья населения позволил установить, что в ряде областей наблюдается заметное возрастание числа заболеваний, связанных с неблагоприятным качеством питьевой воды (таблица 10).

Таблица 10 - Заболевания, связанные с неудовлетворительным качеством питьевой воды

Виды загрязнений	Последствия для населения
Бактерии и вирусы	Острые кишечные инфекции, вирусный гепатит
Хлорорганические углеводороды	Отравления
Хлорированные фенолы	Онкологические заболевания
Азот и хлорсодержащие соединения	Хронические нефриты и гепатиты, токсикозы беременности, врожденные аномалии развития
Нитриты	Подавление кроветворной деятельности
Бор, бром	Заболевания органов пищеварения у детей
Алюминий	Угнетающее действие на центральную нервную систему и иммунную систему детей
Свинец	Поражения почек, нервной системы, печени, органов кровообращения

Создавшееся положение с централизованным обеспечением населения питьевой водой в значительной мере усугубляется экономическим кризисом в стране.

Для выхода из создавшегося положения необходимо:

- более тщательно выбирать и использовать источники централизованного водоснабжения;

- охранять водоемы от загрязнений;

- привести зоны санитарной охраны в состояние, соответствующее нормативным требованиям;

- разработать и организовать производство новых эффективных реагентов, технологических и конструкционных материалов для использования в практике централизованного водоснабжения;

- расширить масштабы использования надежных в санитарном отношении пресных подземных вод;

- снизить потери питьевой воды за счет утечки и внедрения на предприятиях замкнутых систем водообеспечения;

- совершенствовать технологию кондиционирования качества воды;

- очищать и защищать от обрастания и коррозии водопроводные трубы.

Для ускоренного (4 - 5 лет) решения наиболее острых проблем на ближайшую перспективу принята новая концепция, основанная на широком использовании децентрализованных установок глубокой доочистки и кондиционирования питьевой воды в конечных пунктах ее потребления с учетом приоритетности их применения (лечебные, профилактические, детские дошкольные и школьные учреждения, предприятия пищевой промышленности и общественного питания). Такое решение проблемы является социально и экономически оправданным.

Для очистки воды в квартирах в настоящее время рекомендуется использовать индивидуальные бытовые фильтры (бытовые устройства очистки воды - БУОВ).

Из отечественных фильтров хорошими эксплуатационными свойствами обладают "Барьер", "Аквафор", "Гейзер", но в любом случае при покупке фильтра необходимо убедиться в наличии сертификата качества. Бутилированная вода дорогая и неэффективна из - за физиологической неполноценности. При отсутствии индивидуальных бытовых фильтров водопроводную воду перед употреблением необходимо кипятить.

Водные экологические проблемы связаны не только с перерасходом и загрязнением пресной воды. Не меньше проблем возникает в связи с загрязнением Мирового океана нефтепродуктами, тяжелыми металлами и пр. Это загрязнение может привести к уменьшению продуктивности планктона (на 25% - от нефтепродуктов, на 30% - от ртути, на 25% - от хлорпроизводных углеводородов), что в свою очередь приведет к значительному снижению биомассы Мирового океана, уменьшению продуктивности кислорода и соответственно к глобальному изменению биосферы.